1598005375-fdca24712b4dd3cd0f1922045b94d243 (Преобразование энергии океана. В.А. Коробков, 1986u), страница 13

Баржо, развившкм и Д'А сонв л Д'. рс валя по преобразованию тепловой энергии, запасенной в океане. В нашей стране с ее протяженным арктическим шельфом работы в этой области всегда вызывали интерес, Достаточно укапол н зать на проекты Г. Покровского (1901 — 1979 гг.), на работы, — ты, вылненные под руководством В. И. Марочека во Владивостоке, на проведенные там же последования Л, К. Ильина и В. В.

Тикменова [14[. Особенность работы таких станций — так называемый «треугольный» цикл: нагрев и испарение рабочего тела в результате политропного процесса, аднабатпое расширение через тг бин, изоте мич р еское сжатие при подаче в нспарптель с одновременным .отводом избыточного тепла в холодильнике. КПД такого цикла, как показано в одной из работ А. К.

Ильина, ниже термического КПД цикла Карно примерно в 2 раза. С точностью до 1% он определяется выражением у!= (Тог — Тор)/(2Тм). где Тог — темпе а- тура теплой подледной воды (275 К); ҄— температура охлаждающего воздуха (до 233 К). Значительньпй перепад температур ,может компенсировать снижение КПД. Теоретическую мощность такой ОТЭС можно оценить с помощью формулы В.

Л. Ак личева [1! кули- л! й Рис. 3.1. Схема арктической ОТЭС иа перепаде вода — воздух [141. т — нспаритель основного контура; у — турбина с влектрогенератором; 8— конденсатор; 4--теплообменннк ксатура оклаждеггия нрсьгеыу!точного рабочего тела; 8 — насос для подачи «ладагеита; 8 — насос для подачи рабоче~о тела; у — насос для полати морской воды; 8 — водозаборник; у — натрубок сброса отработанной волы Одной из неприятных для энергетиков особенностей такой гОТЭС оказывается то, что ее работа, по крайней мере для тех проектов, что до недавнего времени обсуждались в литературе, носит сезонный характер Оценивая на основе многолетней климатической информации продолжительность существования в прибрежных районах советского сектора Арктики устойчивой разности температур ЛТ=10оС, Ю. П. Доронин с сотрудниками [21[ показал, что в среднем на большей части акватории можно рассчитывать на эксплуатацию ОТЭС в течение примерно 180 сут.

Таким образом, полярная ОТЭС моукет рассматриваться как сезонная, п в теплое время года требуется переход на другие источники энергии, например, на запасенный в период работы .водород, полученный электролизом. На рис. 3.! приведена разработанная А. К. Ильиным и В. В. Тикменовым схема ЛОТЭС с обдуваемыми воздухом теплообменникамп. В ней использован дополнительный контур с промежуточным теплоносителем, позволяющий существенно снизить потери энергии на собственные нужды станции. Схема напо- 6! Основные характеристики демонстрационной ОТЗС-О! иа равности температур океаи — атмосфера, которую предлагается построить и испытать в Арктике * 12,38 Расход пара фреоиа, кг/с . Тепловая мощность, кВт.' исиарителя конденсатора Расход морской воды через исваритеаь кг/с .

Поверхиасть теплообчеиа исиарителя, м'. Коэффициент теялоцередачя, Вт/(м'К) . Количество и длина трубок, шт/м . Скорость воды в трубках, и/с . Диаметр трубной доски, м . Гидравлическое сопротивление движению воды, кПа Средний диаметр облопачиваиия турбины, м . Частота вращения, 1/с Стандартный профиль совловой решетки Высота лопаток, м . Размер трубок исварителв (коидеисатора), мм . 2409 2039 302,3 427 !614 !950/3,9 1,5 1,2 28,0 0,2! 50 С9015А 0,0677 16/18 (титаи) * Параметры рабочих жидкостей приведены иа рис. 3.!. минает обычньзе тепловые станции с градирнями для охлаждения отработавшей воды, но надо иметь в виду, что данные градирни действуют в условиях, когда температура наружного воздуха много ниже нуля, а охлаждаемая жидкость имеет температуру всего на несколько градусов выше.

Поэтому в охлаждающем контуре такой станции необходимо использовать рассол с низкой температурой замерзания. Авторы предлагают в качестве промежуточного теплоносителя применять водный раствор хлористого кальция с концентрацией не менее 26 кг на 100 кг воды, который достаточно широко используется в холодильной технике. Рабочим телом в основном контуре станции служит фреон-12, пары которого приводят в движение турбину с электрогенератором. Промежуточный теплоноситель охлаждается путем разбрызгивания через форсунки оросительного охладителя. Причем важно обеспечить определенное распыление, чтобы, с одной стороны, капли теплоносителя не выносились потоком холодного воздуха, а с другой — успевали охладиться во время падения, Для того чтобы капля диаметром 1 мм охладилась на 2'С при движении в воздухе со средней разностью температур 30'С ей необходимо пролететь в свободном падении чуть более 3 и.

Распыляя таким образом раствор хлористого кальция, можно добиться удельно~о съема энергии более 230 Вт/(м' К). Такие значения коэффициентов теплоотдачи, конечно, уступают получаемым в настоящее время в конструкциях водо-водяных теплообменников традиционных ОТЭС (до 5 кВт/и'К)), но превышают примерно в 5 раз характерные величины для простейших воздушных теплообменнпков станций без промежуточного теплоносителя. Это позволяет по расчетам авторов снизить металлоемкость конденсаторов и примерно на 20 о/о увеличить выработку полезной энергии. Вероятно, станцию с такими параметрами можно построить и без второго контура, тем более что последние исследования в области создания воздушных холодильников применительно к задачам обогрева зданий показывают возможность существенного увеличения коэффициентов теплоотдачи от охлаждаемых поверхностей к воздуху за счет размещения трубок, увелпчиваюацего турбулентность потока. При этом общий перенос тепла примерно удваивается вследствие оребрения трубок, дающего увеличение энергосьема в 5 — 10 раз при использовании двухфазных потоков (увеличение теплосъема от 2 до 10 раз).

Последнее правда, вряд ли найдет применение для условий Арктики, так как в качестве второй фазы в поток обдувающего трубки воздуха предлагается добавлять мелкодисперсные капли воды. Однако еще одним средством усиления теплообмена без применения дополнигельных вентиляторов, поглощающих львиную долю вырабатываемой мощности, моясет оказаться использование концентратов ветра. П. Ле Гоффом из Лотарингского национального политехнического института Франции показано, например, что с учетом вышесказанного выражение для теплоотдачп к потоку ветра можно дгрименять в виде 2=20 — 100иоа Вт/(м'К), где нижнее значение .коэффициента как раз соответствует использованному А.

К. Ильиным и В, В. Тикмеиовым. В пользу применения промежуточного хладагента можно принести еще одно соображение. Авторы проекта не учитывают охлаждения капель вследствие испарения части жидкости, а это немаловажный фактор, который в их конструкции может быть использован для увеличения длительности сезона работы АОТЭС, .вероятно, не менее чем на 60 дн. Возможно для этого придется изменять концентрацию хлористого кальция в зависимости от темя!ературы при стабильном увеличении температуры воздуха. Сделать небольшие поселки в Аркш!ке независящими от привозного топлива с помощью возобновляемых источников (ОТЭС, ВЭС и др.) — вполне реальная задача.

Экономические оценки показывают, что с помощью АОТЭС затраты на установленный зсиловатт мощности могут быть доведены до 350 руб./кВт (верхняя оценка 1500 руб./кВт), при стоимости вырабатываемой энеря'ни 1,5 — 4 коп./(кВт ч) [14), $3.2. Особенности технических решений ОТЭС В настоящее время рассматривается несколько способов строительства ОТЭС: в прибрежной зоне, на искусственных остро.вах п стационарных платфорлгах, на плавучих заякоренных и дрейфующих основаниях. В каждом случае ОТЭС может быть объединена с заводом по переработке морской воды или другого вида сырья.

Основные элементы ОТЭС, вокруг которых идет полемика и на усовершенствовании которых концентрируются усилия разработчиков — собственно энергоблоки станций с теплообменными аппаратами и турбинами, трубопроводы холодной воды, якорные системы плавучих сооружений, системы для передачи энергии потребителям. Принято считать, что береговые станции рентабельны, если требуемые глубины с подходящей температурой охлаждающей воды находятся достаточно близко от побережья и длина трубопровода не превышает 1 — 3 км. Такая ситуация характерна для многих островов тропического пояса, представляющих собой вершины подводнгйх гор и потухших вулканов и не имеющих свойственного материкам протяженного шельфа: их берега достаточно круто спускаются по направлению к океанскому ложу, Если берег достаточно удален от зон требуемых глубин (например, на островах, окруженных коралловыми рифами) или отделен полого понижающимся шельфом, то для сокращения длины трубопроводов энергоблоки станций могут быть вынесены на искусственные острова или стационарные платформы — аналоги используемых при морской добыче нефти и газа.